714深層密實地基

1、7-1-4 深層密實地基7-1-4-1 振沖地基振沖法，又稱振動水沖法，是以起重機吊起振沖器，啟動潛水電機帶動偏心塊，使振動器產(chǎn)生高頻振動，同時啟動水泵，通過噴嘴噴射高壓水流，在邊振邊沖的共同作用下，將振動器沉到土中的預定深度，經(jīng)清孔后，從地面向孔內逐段填入碎石，或不加填料，使在振動作用下被擠密實，達到要求的密實度后即可提升振動器，如此重復填料和振密，直至地面，在地基中形成一個大直徑的密實樁體與原地基構成復合地基，從而提高地基的承載力，減少沉降和不均勻沉降，是一種快速、經(jīng)濟有效的加固方法。振沖法按加固機理和效果的不同，又分為振沖置換法和振沖密實法兩類。前者是在地基土中借振沖器成孔，振密填料置換

2、，制造一群以碎石、砂礫等散粒材料組成的樁體，與原地基土一起構成復合地基，使地基承載力提高，沉降減少，它又名振沖置換碎石樁法；后者主要是利用振動和壓力水使砂層液化，砂顆粒相互擠密，重新排列，孔隙減少，從而提高砂層的承載力和抗液化能力，它又名振沖擠密砂樁法，這種樁根據(jù)砂土質的不同，又有加填料和不加填料兩種。1特點及適用范圍振沖法加固地基特點是：技術可靠，機具設備簡單，操作技術易于掌握，施工簡便，可節(jié)省三材，因地制宜，就地取材，采用碎石、卵石、砂或礦渣等作填料；加固速度快，節(jié)約投資；而且，碎石樁具有良好的透水性，可加速地基固結，使地基承載力可提高1.21.35倍；此外，振沖過程中的預震效應，可使砂土

3、地基增加抗液化能力。振沖置換法適于處理不排水、抗剪強度小于20kPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基，如果樁周土的強度過低，則難以形成樁體。振沖密實法適用于處理砂土和粉土等地基，不加填料的振沖密實法僅適用于處理粘土粒含量小于10%的粗砂、中砂地基。振沖法不適于地下水位較高、土質松散易塌方和含有大塊石等障礙物的土層中使用。國內應用振沖法加固地基的深度一般為14m，最大達18m，置換率一般在10%30%，每米樁的填料量為0.30.7m3，直徑為0.71.2m。2構造要求（1）振沖置換法1）處理范圍 應大于基底面積；對于一般地基，在基礎外緣宜擴大12排樁；對可液化地基，在基礎外緣應擴大24排

4、樁。2）樁位布置 對大面積滿堂處理，宜用等邊三角形布置；對獨立或條形基礎，宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。3）樁的間距 應根據(jù)荷載大小和原土的抗剪強度確定，一般取1.52.5m，對荷載大或原土強度低、或樁末端達相對硬層的短樁宜取小值，反之宜取大的間距。4）樁長的確定 當相對硬層的埋藏深度不大時，應按相對硬層埋藏深度確定；當相對硬層的埋藏深度較大時，應按建筑物地基的變形允許值確定。樁長不宜短于4m。在可液化的地基中，樁長應按要求的抗震處理深度確定。樁頂應鋪設一層200500mm厚的碎石墊層。5）樁的直徑 可按每根樁所用的填料計算，一般為0.81.2m。（2）振沖密實法1）處理范圍 應大于建筑物

5、基礎范圍，在建筑物基礎外緣每邊放寬不得小于5m；2）振沖深度 當可液化土層不厚時，應穿透整個可液化層；當可液化土層較厚時，應按要求的抗震處理深度確定；3）每一振點所需的填料量 隨地基土要求達到的密實程度和振點間距而定，應通過現(xiàn)場試驗確定。3機具設備及材料要求振沖機具設備包括：振沖器、起重機和水泵。振沖器類似混凝土插入式振動器，其工作原理是，利用電機旋轉一組偏心塊產(chǎn)生一定頻率和振幅的水平振動，壓力水通過空心豎軸從振沖器下端噴口噴出。振沖器的構造如圖7-17所示，常用型號及技術性能見表7-15。圖7-17 振沖器構造1-吊具；2-水管；3-電纜；4-電機；5-聯(lián)軸器；6-軸；7-軸承；8-偏心塊；

6、9-殼體；10-翅片；11-頭部；12-水管振沖器的技術參數(shù) 表7-15型號ZCQ-13ZCQ-30ZCQ-55BL-75電動功率（kW）13305575轉速（r/min）1450145014501450額定電流（A）25.560100150不平衡重量（kg）29.066.0104.0型號振動力（kN）3590200160振幅（mm）4.24.25.07.0振沖器外徑（mm）274351450426長度（mm）2000215025003000總重量（t）0.780.941.62.05操縱振沖器的起吊設備可采用810t履帶式起重機、輪胎式起重機、汽車吊或軌道式自行塔架等。水泵要求水壓力為4006

7、00kPa，流量2030m3/h，每臺振沖器備用一臺水泵?？刂圃O備包括：控制電流操作臺、150A電流表、500V電壓表以及供水管道、加料設備（吊斗或翻斗車）等。填料可用堅硬不受侵蝕影響的碎石、卵石、角礫、圓礫、礦渣以及礫砂、粗砂、中砂等；粗骨料粒徑以2050mm較合適，最大粒徑不宜大于80mm，含泥量不宜大于5%，不得含有雜質、土塊和已風化的石子。4施工工藝要點（1）施工前應先進行振沖試驗，以確定成孔合適的水壓、水量、成孔速度及填料方法；達到土體密實時的密實電流、填料量和留振時間（稱為施工工藝的三要素）。一般控制標準是：密實電流不小于50A；填料量為每米樁長不小于0.6m3，且每次攪拌量控制在

8、0.200.35m3；留振時間3060s。（2）振沖法施工工藝如圖7-18，振沖造孔順序方法可按表7-16選用。圖7-18 振沖碎石樁施工工藝（a）定位；（b）振沖下沉；（c）振沖至設計標高并下料；（d）邊振邊下料，邊上提；（e）成樁振沖成孔方法的選擇 表7-16造孔方法步驟優(yōu)缺點排孔法由一端開始，依次逐步造孔到另一端結束易于施工，且不易漏掉孔位。但當孔位較密時，后打的樁易發(fā)生傾斜和位移跳打法同一排孔采取隔一孔造一孔先后造孔影響小，易保證樁的垂直度。但要防止漏掉孔位，并應注意樁位準確圍幕法先造外圍23圈（排）孔，然后造內圈（排）。采用隔圈（排）造一圈（排）或依次向中心區(qū)造孔能減少振沖能量的擴散

9、，振密效果好，可節(jié)約樁數(shù)10%15%，大面積施工常采用此法。但施工時應注意防止漏掉孔位和保證其位置準確（3）振沖置換法施工順序為：定位成孔清孔填料振實。啟動水泵和振沖器，水壓可用400600kPa（對于較硬土層應取上限，對于軟土取下限），水量可用200400L/min，使振沖器徐徐沉入土中，直至達到設計處理深度以上0.30.5m。如土層中夾有硬層時，應適當進行擴孔，即在硬層中將振沖器往復上下多次，使孔徑擴大，以便于填料。因在粘性土層中成孔，泥漿水太稠，使填料下降速度緩慢，因此在成孔后，應停留1min清孔，以便回水將稠泥漿帶出地面，以降低孔內泥漿密度。填料宜“少吃多餐”，每次往孔內倒入填料數(shù)量，

10、約為堆積在孔內0.8m高，然后用振沖器振密后再繼續(xù)加料。在強度很低的軟土地基施工中，則要用“先護壁，后制樁”的施工方法。即在振沖開孔到達第一層軟弱層時，加些填料進行初步擠振，將填料擠到此層軟弱層周圍以加固孔壁，接著再同樣方法處理以下第二、第三層軟弱層，直到加固深度。（4）振沖擠密法施工工藝如圖7-19，施工順序為：定位成孔邊振邊上提振密。水壓、水量控制同振沖置換法，下沉速率控制在12m/min，待達到要求處理深度后，將水壓和水量降至孔口有一定量回水，但無大量細顆粒帶出的程度，將填料堆于孔口擴筒周圍，采取自下而上地分段振動加密，每段長0.51.0m，填料在振沖器振動下依靠自重沿護筒周壁下沉至孔底

11、，在電流升高到規(guī)定控制值后，將振沖器上提0.30.5m；重復上一步驟直至完成全孔處理。圖7-19 振沖擠密法施工工藝（5）填料和振料方法，一般采取成孔后，將振沖器提出少許，從孔口往下填料，填料從孔壁間隙下落，邊填邊振，直至該段振實，然后將振沖器提升0.5m，再從孔口往下填料，逐段施工。（6）振沖擠密法施工操作，關鍵是控制水量大小和留振時間。水量的大小是保證地基中砂土充分飽和，受到振動能夠產(chǎn)生液化；足夠的留振時間（3060s）是使地基中的砂土完全液化，在停振后土顆粒便重新排列，使孔隙比減小，密實度提高。振密程度一般以電流超過原空振時電流2530A時，表示該深度處的樁體已經(jīng)擠密。對粉細砂應加填料，

12、其功用是填充在振沖器上提后留下的孔洞；此外，填料作為傳力介質，在振沖器的水平振動下，通過連續(xù)加填料將砂層進一步擠壓加密。對中、粗砂，當振沖器上提后孔壁極易坍落能自行填滿下面的孔洞，因而可以不加填料就地振密。如干砂厚度大，地下水位低，則應采取措施大量補水，以使砂處于或接近飽和狀態(tài)時，方可施工。（7）加固區(qū)的振沖樁施工完畢，在振沖最上1m左右時，由于土覆壓力小，樁的密實度難以保證，故宜予挖除，另作墊層，或另用振動碾壓機進行碾壓密實處理。5質量控制（1）施工前應檢查振沖器的性能；電流表、電壓表的準確度；填料的性能。（2）施工中應檢查密實電流、供水壓力、供水量、填料量、孔底留振時間、振沖點位置、振沖器

13、施工參數(shù)等（施工參數(shù)由振沖試驗或設計確定）。（3）施工結束后應在有代表性的地段作地基強度（標準貫入、靜力觸探）或地基承載力（單樁靜載荷或復合地基靜載）檢驗。（4）振沖施工結束后，除砂土地基外，應間隔一定時間方可進行質量檢驗。對粘性土地基，間隔時間為34周；對粉土地基為23周。（5）振沖地基質量標準如表7-17所示。振沖地基質量檢驗標準 表7-17項序檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值主控項目1填料粒徑設計要求抽樣檢查2密實電流（粘性土）密實電流（砂性土或粉土）（以上為功率30kW振沖器）密實電流（其他類型振沖器）AAA0505540501.52.0電流表讀數(shù)電流表讀數(shù)，A0為空振電流3標

14、貫、靜力觸探設計要求按規(guī)定的方法4載荷試驗（單樁、復合地基）設計要求按規(guī)定的方法一般項目1填料含泥量%5抽樣檢查2振沖器噴水中心與孔徑中心偏差mm50用鋼尺量3成孔中心與設計孔位中心偏差mm100用鋼尺量4樁體直徑mm50尺量5孔深mm±200量鉆桿或重錘測7-1-4-2 水泥土攪拌樁地基水泥土攪拌樁地基系利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機在地基深部，就地將軟土和固化劑（漿體或粉體）強制拌合，利用固化劑和軟土發(fā)生一系列物理、化學反應，使凝結成具有整體性、水穩(wěn)性好和較高強度的水泥加固體，與天然地基形成復合地基。其加固原理是：水泥加固土由于水泥用量很少，水泥水化反應完全是在土的圍繞下產(chǎn)生

15、的，凝結速度比在混凝土緩慢。水泥與軟粘土拌合后，水泥礦物和土中的水分發(fā)生強烈的水解和水化反應，同時從溶液中分解出氫氧化鈣生成硅酸三鈣（3CaO·SiO2）、硅酸二鈣（2CaO·SiO2）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）、鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3）、硫酸鈣（CaSO4）等水化物，有的自身繼續(xù)硬化形成水泥石骨架，有的則因有活性的土進行離子交換和團粒反應、硬凝反應和碳酸化作用等，使土顆粒固結、結團，顆粒間形成堅固的聯(lián)結，并具有一定強度。1特點及適用范圍深層攪拌法的特點是：在地基加固過程中無振動、無噪音，對環(huán)境無污染；對土無側向擠

16、壓，對鄰近建筑物影響很??；可按建筑物要求作成柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形狀；可有效地提高地基強度（當水泥摻量為8%和10%時，加固體強度分別為0.24和0.65MPa，而天然軟土地基強度僅0.006MPa）；同時施工期較短，造價低廉，效益顯著。本法適于加固較深較厚的淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力不大于120kPa的粘性土地基，對超軟土效果更為顯著。多用于墻下條形基礎、大面積堆料廠房地基；在深基開挖時用于防止坑壁及邊坡塌滑、坑底隆起等，以及作地下防滲墻等工程上。2樁平面布置水泥土攪拌樁平面布置可根據(jù)上部建筑對變形的要求，采用柱狀、壁狀、格柵狀、塊狀等處理形式。可只在基礎范圍內布

17、樁。柱狀處理可采用正方形或等邊三角形布樁形式。3機具設備及材料要求水泥土攪拌樁的主要施工設備為深層攪拌機，有中心管噴漿方式的SJB-1型攪拌機和葉片噴漿方式的GZB-600型攪拌機兩類。SJB-1型深層攪拌機是雙攪拌軸中心管輸漿的水泥攪拌專有機械，制成的樁外形呈“8”字形（縱向最大處1.3m，橫向最大處為0.8m），其外形和構造如圖7-20a所示。它由動力部分：2×30kW潛水電機各自連接一臺2級2K-H行星齒輪減速器；攪拌部分：包括攪拌軸（每節(jié)長2.4m、直徑127mm）和攪拌頭（帶硬質合金齒的兩葉片式；直徑0.70.8m）；輸漿部分：由中心管（直徑40mm，每節(jié)長度2.45m）和

18、穿在中心管內部的輸漿管（直徑68mm）以及單向球閥（球徑120mm）等組成。中心管通過橫向系板與攪拌軸連成整體。其技術性能見表7-18。其配套設備見圖7-21，主要有灰漿攪拌機（共兩臺各200L，輪流供料）、集料斗（容積0.4m3）、HB6-3型灰漿泵、電氣控制框等。圖7-20 深層攪拌機外形和構造（a）SJB-1型深層攪拌機；（b）GZB-600型深層攪拌機1-輸漿管；2-外殼；3-出水口；4-進水口；5-電動機；6-導向滑塊；7-減速器；8-攪拌軸；9-中心管；10-橫向系板；11-球形閥；12-攪拌頭；13-電纜接頭；14-進漿口SJB-1深層攪拌機技術性能要求 表7-18項次項目規(guī)格性

19、能數(shù)量1深層攪拌機攪拌軸數(shù)量攪拌軸長度攪拌時外徑電動機功率127×10mm每節(jié)長2.5m700800mm2×30kW2根2節(jié)1臺2起吊設備及導向系統(tǒng)履帶式起重機提升速度導向架CH500型，起重高度14m起重量10t0.31.0m/min88.5mm鋼管制1臺1座3固化劑制配系統(tǒng)灰漿泵灰漿攪拌機集料斗磅秤提升速度測定儀HB6-3型，輸漿量3m3/h工作壓力1.5MPaHL-1型200L400L計量量測范圍02m/min1臺2臺1個1臺1臺4技術指標一次加固面積最大加固深度加固效率總重量（不含起重機）0.70.9m210m4050m/臺班6.5t圖7-21 深層攪拌機配套機械及

20、布置1-深層攪拌機；2-履帶式起重機；3-工作平臺；4-導向架；5-進水管；6-回水管；7-電纜；8-磅秤；9-攪拌頭；10-輸漿壓力膠管；11-冷卻泵；12-貯水池；13-電氣控制柜；14-灰漿泵；15-集料斗；16-灰漿攪拌機GZB-600型深層攪拌機是利用進口鉆機改裝的單攪拌軸、葉片噴漿方式的攪拌機，其外形和構造如圖7-20b所示。它包括：動力部分：兩臺30kW電機，各自連接一臺2K-H行星齒輪減速器；攪拌軸與輸漿管；單軸葉片噴漿方式是使水泥漿由中空軸經(jīng)攪拌頭葉片，沿著旋轉方向輸入土中，攪拌軸外徑129mm，軸內輸漿管外徑76mm；攪拌頭：在攪拌頭上分別設置攪拌葉片和噴漿葉片，兩層葉片相

21、距0.5m，成樁直徑600mm，噴漿葉片上開有3個尺寸相同的噴漿口。其技術性能見表7-19。其配套設備見圖7-22，主要有PMZ-15型灰漿計量配料裝置。由灰漿攪拌機兩臺（容積各為500L）、集料斗（容積0.18m3）、灰漿泵組成；電磁流量計等。GZB-600型深層攪拌機技術性能 表7-19攪拌機攪拌軸數(shù)量（根）攪拌葉片外徑（mm）攪拌軸轉數(shù)（r/min）電機功率（kW）×臺數(shù)16005030×2固化劑制備系統(tǒng)灰漿拌制機臺數(shù)×容量（L）泵輸送量（L/min）工作壓力（kPa）集料斗容量（L）2×5002811400180起吊設備提升力（kN）提升速度（m

22、/min）提升高度（m）接地壓力（kPa）1500.61.01460技術指標一次加固面積（m2）最大加固深度（m）加固效率（m/臺·班）總重（t）（不包括起吊設備）0.283101560圖7-22 GZB-600型攪拌機配套機械1-流量計；2-控制柜；3-低壓變壓器；4-PM2-15泵送裝置；5-電纜；6-輸漿膠管；7-攪拌軸；8-攪拌機；9-打樁機；10-電纜深層攪拌樁加固軟土的固化劑可選用水泥、摻入量一般為加固土重的7%15%，每加固1m3土體摻入水泥約110160kg。SJB-1型深層攪拌機還可用水泥砂漿作固化劑，其配合比為：1：12（水泥：砂），為增強流動性，可摻入水泥重量0

23、.20%0.25%的木質素磺酸鈣減水劑，另加1%的硫酸鈉和2%的石膏以促進速凝、早強。水灰比為0.430.50，水泥砂漿稠度為1114cm。4施工工藝方法要點（1）深層攪拌樁的施工工藝流程如圖7-23。圖7-23 深層攪拌樁施工工藝流程（a）定位下沉；（b）深入到設計深度；（c）噴漿攪拌提升；（d）原位重復攪拌下沉；（e）重復攪拌提升；（f）攪拌完成形成加固體（2）深層攪拌樁的施工程序為：深層攪拌機定位預攪下沉制配水泥漿（或砂漿）噴漿攪拌、提升重復攪拌下沉重復攪拌提升直至孔口關閉攪拌機、清洗移至下一根樁、重復以上工序。（3）場地應先整平，清除樁位處地上、地下一切障礙物（包括大塊石、樹根和生活垃

24、圾等），場地低洼處用粘性土料回填夯實，不得用雜填土回填。（4）施工前應標定攪拌機械的灰漿泵輸送量、灰漿輸送管到達攪拌機噴漿口的時間和起吊設備提升速度等施工工藝參數(shù)，并根據(jù)設計要求通過試驗確定攪拌樁的配合比。（5）施工時，先將深層攪拌機用鋼絲繩吊掛在起重機上，用輸漿膠管將貯料罐砂漿泵與深層攪拌機接通，開動電動機，攪拌機葉片相向而轉，借設備自重，以0.380.75m/min的速度沉至要求加固深度；再以0.30.5m/min的均勻速度提起攪拌機，與此同時開動砂漿泵將砂漿從深層攪拌中心管不斷壓入土中，由攪拌葉片將水泥漿與深層處的軟土攪拌，邊攪拌邊噴漿直到提至地面（近地面開挖部位可不噴漿，便于挖土），即完成一次攪拌過程。用同法再